DE19951062A1

DE19951062A1 - High performance cigarette filter

Info

Publication number: DE19951062A1
Application number: DE19951062A
Authority: DE
Inventors: Eberhard Teufel; Guenter Maurer; Emmerich Sackers
Original assignee: Rhodia Acetow GmbH
Current assignee: Cerdia Produktions GmbH
Priority date: 1999-10-22
Filing date: 1999-10-22
Publication date: 2001-05-03
Anticipated expiration: 2019-10-23
Also published as: JP3726061B2; KR100505177B1; CA2387487C; CZ296610B6; AU1142901A; EA003238B1; JP2004536551A; SI1221869T1; EP1221869B1; DE19951062C2; US6776168B1; NZ518131A; CN1221193C; UA67876C2; AU764251B2; BR0015000B1; MXPA02003968A; ATE258017T1; EP1221869A1; CZ20021383A3

Abstract

The invention relates to a high performance cigarette filter on the basis of cellulose ester fibers or filaments which can be mechanically disintegrated. The inventive high-performance cigarette filter is characterized in that a) the fiber weight (or filament weight)/draw resistance ratio S based on the filament titer is greater than approximately 0.7, the S value being calculated according to the formula S = (mA / DELTA P7.8 / dpf [10 m/daPA], wherein mA refers to the fiber weight, DELTA P refers to the draw resistance and dpf represents the filament titer and for the draw resistance the value calculated for a diameter of 7.8 mm is inserted, b) the residual crimping value of the filter material does not exceed the value 1.45, c) the fiber weight amounts to maximally 10 mg/mm of the filter length, and d) the hardness of the cigarette filter is higher than approximately 90 % filtrona hardness. The inventive filter is characterized by an improved disintegratability under environmental conditions vis-à-vis comparable products.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hochleistungs-Zigarettenfilter mit mechanischer Desintegrierbarkeit auf der Basis endloser Celluloseesterfasern.The present invention relates to a high performance mechanical cigarette filter Disintegration based on endless cellulose ester fibers.

Die überwiegende Zahl der heute verwendeten Zigarettenfilter wird aus Filter Tow, beste hend aus endlosen, stauchkammergekräuselten, Cellulose-2,5-acetat-Filamenten hergestellt. Zur Produktion von Filter Tow wird eine Lösung von ca. 30% Cellulose-2,5-acetat in Ace ton durch. Spinndüsen gepreßt, das Aceton in einem Spinnschacht durch Anblasen mit er wärmter Luft verdampft, eine Vielzahl von Filamenten (3.000 bis 35.000) zu einem Band zusammengefaßt und dieses anschließend stauchkammergekräuselt. Daraufhin wird das Pro dukt getrocknet, in Ablagebehälter eingefüllt und letztlich zu Ballen mit einem Gewicht von 300 bis 600 kg gepreßt. Die Gesamtmenge an Filter Tow, die heute weltweit nach diesem Verfahren hergestellt wird, beträgt ca. 500.000 Tonnen pro Jahr, was die wirtschaftliche Bedeutung des Prozesses unterstreicht. Nach Transport der Filter Tow-Ballen zum Filter- oder Zigarettenhersteller wird das Filter Tow dem Ballen entnommen und auf einer Filter stabmaschine, wie zum Beispiel in der US-A-5,460,590 beschrieben, zu Filterstäben verar beitet. Dabei wird das Filter in einer Streckeinrichtung verstreckt, mit einem zur Verkle bung der Filamente dienenden Zusatzmittel versehen und dann nach Bildung einer dreidi mensionalen Lunte mit Hilfe eines Einlauftrichters in das Formatteil eingeführt, dort quer axial verdichtet, mit Papier umhüllt und auf die Endlänge der Filterstäbe geschnitten.The vast majority of cigarette filters used today are made from filter tow, best Made from endless, cellulose-2,5-acetate filaments crimped in the stuffer box. A solution of approx. 30% cellulose-2,5-acetate in Ace is used to produce Filter Tow tone through. Spinnerets pressed, the acetone in a spinning shaft by blowing with it warmed air evaporates, a variety of filaments (3,000 to 35,000) into a ribbon summarized and then crimped in the stuffer box. Then the pro product dried, filled into storage containers and finally into bales with a weight of 300 to 600 kg pressed. The total amount of filter tow used worldwide today after this Process produced is approximately 500,000 tons per year, which is economical Underlines the importance of the process. After transporting the filter tow bales to the filter or cigarette manufacturer, the filter tow is removed from the bale and placed on a filter bar machine, as described for example in US-A-5,460,590, to filter bars works. The filter is stretched in a stretching device, with one for gluing Exercise the filaments serving additives and then after formation of a dreidi Dimensional fuse inserted into the format part with the help of an inlet funnel, there across axially compressed, covered with paper and cut to the final length of the filter rods.

Das zur Verklebung der Filamente aufgebrachte Zusatzmittel ist in der Regel ein hochsie dendes Lösungsmittel für Celluloseacetat, wie zum Beispiel Glycerintriacetat (Triacetin), welches nach dessen Applikation die Oberfläche der Filamente kurzzeitig anlöst. Überall dort, wo sich zufällig zwei Filamente berühren, kommt es einige Zeit danach zu einer festen Verklebungsstelle, da das überschüssige Zusatzmittel in die Faseroberfläche migriert, wo durch sich der zuvor flüssige Lösungstropfen, aus Cellulose-2,5-acetat im Zusatzmittel, verfestigt. Nach einer Lagerdauer von weniger als einer Stunde erhält man, bedingt durch die zuvor erwähnte Migration des Härtungsmittels, mechanisch feste, dreidimensional ver netze Filterstäbe (im folgenden äls "Raumfilter" bezeichnet) geringer Packungsdichte (heute üblich 80-120 mg/cm³), die sich aufgrund ihrer Härte ohne Schwierigkeiten auf modernen Zigarettenmaschinen mit hohen Geschwindigkeiten verarbeiten lassen.The additive applied to bond the filaments is generally a high-boiling solvent for cellulose acetate, such as glycerol triacetate (triacetin), which briefly dissolves the surface of the filaments after its application. Wherever two filaments accidentally touch, there is a fixed bond point some time later, since the excess additive migrates into the fiber surface, where the previously liquid drop of solution, made of cellulose 2,5-acetate in the additive, solidifies. After a storage period of less than one hour, due to the aforementioned migration of the hardening agent, mechanically strong, three-dimensionally cross-linked filter rods (hereinafter referred to as "spatial filters") with a low packing density (80-120 mg / cm ³ today) are obtained, which, due to their hardness, can be processed without difficulty on modern cigarette machines at high speeds.

Die Vorteile des Gesamtverfahrens liegen in der hohen Effizienz der Filter Tow- Herstellung, den niedrigen Transportkosten vom Filter Tow-Hersteller zu den Endkunden und insbesondere der hohen Produktivität bei der Filterherstellung, die nicht unwesentlich durch die Lauflänge der Bänder in den Ballen bestimmt wird. Die Verarbeitung von Filter Tow wird auf kommerziell erhältlichen Filterstabmaschinen, wie zum Beispiel der KDF 3/AF 3 der Fa. Körber AG, Hamburg, durchgeführt. Dabei sind Produktionsgeschwindig keiten von derzeit 600 m/min Stand der Technik. Die Produktivität der Filterherstellung kann bei Anwendung der in der DE-A-43 40 029 beschriebenen Doppelstrangtechnologie und bei Anwendung der in der DE-A-43 20 303 dargestellten Twin Tow-Technologie noch deutlich gesteigert werden. Ein weiterer Vorteil der herkömmlichen Filterherstellung liegt darin begründet, daß man durch Veränderung des Geschwindigkeitsverhältnisses zwischen Aufbereitungs- und Formatteil die Filtereigenschaften bezüglich Druckabfall und damit die Filtrationsleistung in weiten Grenzen bei Beibehaltung der Filter Tow-Spezifikation variie ren kann. Darüber hinaus läßt sich durch Variation des Filament- beziehungsweise Ge samttiters eine fast beliebig große Vielfalt an Filtern unterschiedlichster Filtrationsleistun gen nach dem beschriebenen Verfahren herstellen.The advantages of the overall process are the high efficiency of the filter tow Manufacturing, the low transportation costs from the filter tow manufacturer to the end customer and in particular the high productivity in filter manufacture, which is not insignificant is determined by the length of the tapes in the bales. Processing filters Tow is used on commercially available filter rod machines, such as the KDF 3 / AF 3 from Körber AG, Hamburg. Production speeds are high of 600 m / min state of the art. The productivity of filter manufacturing can when using the double-strand technology described in DE-A-43 40 029 and still using the twin tow technology shown in DE-A-43 20 303 be significantly increased. Another advantage of conventional filter production lies in is based on the fact that by changing the speed ratio between Preparation and format part the filter properties with regard to pressure drop and thus the Filtration performance within wide limits while maintaining the filter tow specification variie can. In addition, by varying the filament or Ge samttiters an almost unlimited variety of filters of different filtration performance produce according to the procedure described.

Zur Herstellung von Raumfiltern wird heute weitgehend Cellulose-2,5-acetat eingesetzt. Es besitzt im Hinblick auf die Diskussion bezüglich Rauchen und Gesundheit nachweislich her vorzuhebende Eigenschaften betreffend spezifischer Retentionsphänomene. So filtriert ein Filter aus Celluloseacetat gesundheitlich bedenkliche Nitrosamine und Phenole weitaus effi zienter als Kondensat und Nikotin. Außerdem wird der Rauchgeschmack der heute üblichen Tabakmischung, wie zum Beispiel "American Blend", "German Blend" und "Virginia" in Kombination mit einem Raumfilter aus Celluloseacetat durch den Raucher als am ange nehmsten beurteilt. Ein weiterer nicht zu unterschätzender Vorteil eines Raumfilters aus Cellulose-2,5-acetat ist in der optischen Homogenität der Schnittflächen der Filter begrün det.Cellulose 2,5-acetate is widely used today for the production of spatial filters. It is proven to have a say in the discussion of smoking and health properties to be emphasized regarding specific retention phenomena. So filter one Filters made of cellulose acetate are health-endangering nitrosamines and phenols more efficient than condensate and nicotine. In addition, the smoky taste becomes the usual one today Tobacco mixes such as "American Blend", "German Blend" and "Virginia" in Combination with a room filter made of cellulose acetate by the smoker as most appropriate most judged. Another advantage of a room filter that should not be underestimated Cellulose-2,5-acetate is green in the optical homogeneity of the cut surfaces of the filters det.

Alle anderen möglichen Polymeren, mit denen nach vergleichbaren Verfahren Raumfilter herstellbar wären, haben sich wegen negativer Geschmacksbeeinflussung des Rauches, mangelnder spezifischer Retention, Problemen mit der Härtung und Schneidproblemen der Filter an der Filterstabmaschine, aber auch an der Zigarettenmaschine, am Markt nicht durchsetzen können. Die durchweg negative Beurteilung des Rauchgeschmacks und der Mangel an spezifischen Retentionen bei Verwendung von anderen Polymeren zur Herstel lung von Raumfiltern legt nahe, daß die Vorteile des heutigen Acetatfilters nicht ursächlich verknüpft sind mit der physikalischen Filterkonstruktion, sondern auf adsorbtive Eigen schaften des Polymers Cellulose-2,5-acetat zurückzuführen sind, die sich auch bei Flächen filtern positiv auswirken sollten. Allerdings haben Raumfilter aus Cellulose-2,5-acetat unge achtet ihrer unbestreitbaren Marktdominanz einige gravierende Nachteile: Zugwiderstand und Filtrationsleistung sind für Raumfilter aufgrund konstruktiver physikalischer Vorgaben eindeutig definiert. Die Partikelfiltration oder auch Kondensatretention "R_k" eines üblichen Raumfilters ist eine Funktion von Filamenttiter (Faserfeinheit), Filterdurchmesser, Zugwi derstand und Filterlänge. Es gilt:
All other possible polymers with which spatial filters could be produced according to comparable processes have not been able to assert themselves on the market due to the negative influence on the taste of the smoke, lack of specific retention, problems with the hardening and cutting problems of the filters on the filter rod machine, but also on the cigarette machine. The consistently negative assessment of the smoky taste and the lack of specific retention when using other polymers for the manufacture of spatial filters suggests that the advantages of today's acetate filters are not causally linked to the physical filter design, but to adsorbent properties of the cellulose-2 polymer , 5-acetate, which should also have a positive effect on filtering surfaces. However, regardless of their undeniable market dominance, room filters made of cellulose-2,5-acetate have some serious disadvantages: draw resistance and filtration performance are clearly defined for room filters due to constructive physical requirements. The particle filtration or condensate retention "R _k " of a conventional spatial filter is a function of filament titer (fiber fineness), filter diameter, tensile resistance and filter length. The following applies:

R_k = f (dpf, D, l, ΔP) (1)
R _k = f (dpf, D, l, ΔP) (1)

worin bedeuten:
dpf Filamenttiter [dtex],
D Filterdurchmesser [mm],
l Filterlänge [mm] und
ΔP Zugwiderstand [daPA]. in which mean:
dpf filament titer [dtex],
D filter diameter [mm],
l filter length [mm] and
ΔP tensile resistance [daPA].

Es hat nicht an Versuchen gefehlt, den Zusammenhang zwischen diesen Größen durch em pirisch ermittelte Gleichungen darzustellen. Beispiele dafür sind in den folgenden Druck schriften zu finden: "Design of Cigarettes", C. L. Brown, Hoechst - Celanese Corporation, 3. Auflage, 1990 und Cable©: Capability Line Expert Copyright© 1994 by Rhodia Acetow AG, D-79123 Freiburg.There has been no lack of attempts to establish the relationship between these quantities through em to represent equations determined pirically. Examples of this are in the following print Fonts: "Design of Cigarettes," C.L. Brown, Hoechst - Celanese Corporation, 3rd edition, 1990 and Cable ©: Capability Line Expert Copyright © 1994 by Rhodia Acetow AG, D-79123 Freiburg.

Bei dem derzeitigen Filterberechnungsprogramm "Gable©" wird folgender empirisch er mittelter Zusammenhang verwendet:
The following empirically determined relationship is used in the current filter calculation program "Gable ©":

R_k = 100.(1-D_k) (2)
R _k = 100. (1-D _k ) (2)

worin bedeutet:
D_k = Durchlässigkeit des Filters für Kondensat,
wobei gilt:
in which means:
D _k = permeability of the filter for condensate,
where:

D_k = exp(L.A+B) (3)
D _k = exp (L.A + B) (3)

A = K1-K2.dpf (4)
A = K1-K2.dpf (4)

L = 21-l (5)
L = 21-l (5)

und
and

B = -(K3.D⁴.ΔP + K4/dpf + K5) (6)B = - (K3.D ⁴ .ΔP + K4 / dpf + K5) (6)

K1 bis K5 sind hierbei Konstanten die entsprechend der verwendeten Tabakmischung und der jeweilige Retentionsbestimmungsmethode empirisch ermittelt werden. Mit anderen Worten: Für eine gegebene Filterlänge und einen festgelegten Durchmesser ist die Filterlei stung eines Zigarettenfilters eindeutig bestimmt durch den Zugwiderstand des Filters und den Filamenttiter der eingesetzten Filter Tow-Spezifikation.K1 to K5 are constants that correspond to the tobacco mixture and the respective retention determination method can be determined empirically. With others Words: For a given filter length and a specified diameter, the filter line is a cigarette filter is clearly determined by the tensile resistance of the filter and the filament titer of the filter tow specification used.

Es hat nicht an Versuchen gefehlt, die Filtrationsleistung von Raumfiltern unter Beibehal tung der Vorgaben, wie Länge, Durchmesser, Zugwiderstand und Filamenttiter, zu stei gern. Ein solches Hochleistungsfilter ist beispielsweise in der DE-A-26 58 479 beschrieben, wobei hier die Erhöhung der Filtrationsleistung durch Zugabe von retentionserhöhenden, feindipersen Metalloxiden gelingt. Auch der Zugwiderstand eines Raumfilters ΔP ist ein deutig definiert. Er ist abhängig vom Durchmesser D des Filters, seiner Länge l, dem Fi lamenttiter dpf, dem Gesamttiter G [g/10exp4.m] sowie dem Acetatgewicht m_A [g].
There has been no lack of attempts to increase the filtration performance of spatial filters while maintaining the specifications, such as length, diameter, tensile resistance and filament titer. Such a high-performance filter is described, for example, in DE-A-26 58 479, in which case the filtration capacity can be increased by adding retention-increasing, finely dispersed metal oxides. The draw resistance of a room filter ΔP is also clearly defined. It depends on the diameter D of the filter, its length l, the filament titer dpf, the total titre G [g / 10exp4.m] and the acetate weight m _A [g].

ΔP = f (D, l, dpf, G, m_A) (7)ΔP = f (D, l, dpf, G, m _A ) (7)

Für einen gegeben Filterstab mit einem Zugwiderstand ΔP, einem Durchmesser D und einer Länge l ist bei Verwendung einer definierten Filter Tow-Spezifikation das Acetatgewicht eindeutig festgelegt. Der Zusammenhang zwischen Acetatgewicht und Zugwiderstand ist wegen der Vielfalt der zur Verfügung stehenden Filter Tow-Spezifikationen, der Filterstab dimensionen, der realisierbaren unterschiedlichen Restkräuselungen nicht in einer mathe matischen Gleichung geschlossen darzustellen. Das obengenannte Cable® erlaubt es jedoch für jede Filter-Tow-Spezifikation, Restkräuselung und Filterstabdimension das Acetatge wicht für einen gegebenen Zugwiderstand zu berechnen.For a given filter rod with a tensile resistance ΔP, a diameter D and one Length l is the acetate weight when using a defined filter tow specification clearly defined. The relationship between acetate weight and tensile resistance is because of the variety of filter tow specifications available, the filter rod dimensions, the realizable different residual ripples not in one math to represent the mathematical equation. However, the above Cable® allows it the acetate ge for every filter tow specification, residual ripple and filter rod dimension to calculate weight for a given train resistance.

Das Acetatgewicht mA eines Filters ist mit der Restkräuselung und dem Gesamttiter durch folgende Gleichung definiert:
The acetate weight mA of a filter is defined with the residual ripple and the total titer by the following equation:

I_R = 10.000.m_A/(G.l) (8)I _R = 10,000.m _A / (Gl) (8)

Die Restkräuselung versteht sich dabei als das Verhältnis der Länge der entkräuselten Fila mente zur Filterlänge. Die Restkräuselung ist für ein gegebenes Zigarettenfilter ein charak teristisches Merkmal. Aufgrund der mit Mitteln des Standes der Technik möglichen Rest kräuselwerte und der heute üblichen Filamenttiter für Raumfilter aus Celluloseestern läßt sich die Gesamtmenge der Raumfilter durch ein auf den Filamenttiter bezogenes Verhältnis von Acetatgewicht zu Zugwiderstand charakterisieren. Für Raumfilter gilt, daß das auf den Filamenttiter bezogene Acetatgewicht/Zugwiderstandsverhältnis S eindeutig definiert ist und dieser Wert den Betrag 0,7 nie überschreitet und somit eine charakteristische Größe darstellt. Dieser Zusammenhang läßt sich für Raumfilter aus Celluloseester ausdrücken durch:
The residual ripple is understood as the ratio of the length of the uncrimped Fila elements to the filter length. The residual ripple is a characteristic feature for a given cigarette filter. Because of the residual crimp values that are possible with means of the prior art and the filament titer common today for spatial filters made of cellulose esters, the total amount of spatial filters can be characterized by a ratio of acetate weight to tensile resistance based on the filament titer. For spatial filters, the acetate weight / tensile resistance ratio S based on the filament titer is clearly defined and this value never exceeds 0.7 and is therefore a characteristic variable. This relationship can be expressed for room filters made of cellulose ester by:

S = (m_A/ΔP_7,8)/dpf < 0,7 [10 m/daPA] (9)
S = (m _A / ΔP _7.8 ) / dpf <0.7 [10 m / daPA] (9)

wobei für den Zugwiderstand immer der auf einen Durchmesser von 7,8 mm umgerechnete Wert eingesetzt werden muß. Für die Umrechnung gilt folgende Gleichung:
whereby the value converted to a diameter of 7.8 mm must always be used for the tensile resistance. The following equation applies to the conversion:

ΔP_7,8 = ΔP_x.(D_x/7,8)^5,8 [daPA] (10)
ΔP _7.8 = ΔP _x . (D _x / 7.8) ^5.8 [daPA] (10)

worin der Index X den Durchmesser der tatsächlichen Probe kennzeichnet.where the index X denotes the diameter of the actual sample.

Trotz der sich daraus ergebenden ungeheuren Vielfalt an möglichen Raumfiltern existieren durch die genannten Zusammenhänge (Gleichung 2) Beschränkungen bezüglich der erzielba ren Kondensatretentionen.Despite the resulting huge variety of possible spatial filters exist due to the above-mentioned relationships (equation 2) restrictions regarding the achievable condensate retention.

Es ist technisch völlig problemlos, mit dem Spektrum der heute üblichen Filter Tow-Spezi fikationen Filter herzustellen, um das Segment der Full-Flavour-Zigaretten genauso abzu decken, wie das Segment der Medium- und Leichtzigaretten. Problematisch wird es, wenn eine Filterleistung, wie für die Konstruktion von Ultra-Leicht-Zigaretten erforderlich, von deutlich mehr als 50% bei einem üblichen Filterdurchmesser von 7,80 mm und einer Fil terlänge von 21 bis 25 mm gefordert wird. Da der Rauch bei einem Raumfilter parallel zur Faserrichtung strömt, ist dies nur durch eine deutliche Erniedrigung des Filamenttiters zu erreichen, was gleichzeitig bei Beibehaltung des Gesamttiters eine deutliche Zugwider standserhöhung zur Folge hätte. Gesamttiter und Filamenttiter müssen also gleichermaßen reduziert werden, mit der Folge, daß die Härte der Filter, insbesondere auch während des Abrauchens drastisch vermindert wird. Dieses Phänomen wird vom Fachmann als "Hot collapse" bezeichnet und gilt als gänzlich unerwünscht. It is technically completely problem-free, with the spectrum of the filter tow speci usual today to produce filters to remove the full-flavor cigarette segment as well cover such as the medium and light cigarette segment. It becomes problematic when a filtering performance as required for the construction of ultra-light cigarettes significantly more than 50% with a usual filter diameter of 7.80 mm and a fil length of 21 to 25 mm is required. Since the smoke is parallel to a room filter If the direction of the fiber flows, this can only be achieved by significantly lowering the filament titer achieve what at the same time a significant pull resistance while maintaining the overall titer increase in status. Total titer and filament titer must therefore be the same be reduced, with the result that the hardness of the filter, especially during the Smoking is drastically reduced. This phenomenon is called "Hot collapse "denotes and is considered completely undesirable.

Auch durch Additive bewirkte, spezifische Retentionsleistungen lassen sich nur bei ver gleichsweise hoher Basisretention realisieren. So beschreibt beispielsweise die WO 97/16986 antimutagen wirkende Additive, die nur im Zusammenspiel mit einer gleichfalls hohen Mindestnikotinretention effektiv wirken. Diese Forderung begrenzt deutlich das Spektrum der in der WO 97/16986 anwendbaren Filter Tow-Spezifikationen (vergl. dort Beispiele in Tabelle II, Seite 13).Specific retention benefits caused by additives can only be achieved with ver realize equally high basic retention. For example, WO 97/16986 describes anti-mutagenic additives that only work in conjunction with one high minimum nicotine retention. This requirement clearly limits that Spectrum of filter tow specifications applicable in WO 97/16986 (cf. there Examples in Table II, page 13).

Ein weiterer unbestreitbarer Nachteil von aus Celluloseacetat hergestellten Raumfiltern ist ihre schlechte mechanische Desintegrierbarkeit in der Umwelt. Diese schlechte Desinte grierbarkeit verzögert den Abbau der in die Umwelt gelangenden Zigarettenfilter nachhal tig. Es konnte nachgewiesen werden, daß sich der Abbau von Celluloseacetatfasern durch unterschiedlichste Maßnahmen wirksam beschleunigen läßt. Alle diese Maßnahmen wirken aber gleichermaßen in Richtung Verbesserung der biologischen Abbaubarkeit des Polymers Celluloseacetat, aber nicht in Richtung leichterer Desintegrierbarkeit der Filter. Die Wir kung der z. B. in der DE-C-43 22 966 und DE-C-43 22 965 beschriebenen Maßnahmen ist im wesentlichen durch die dreidimensionale Vernetzung der Filamente in einem Raumfilter begrenzt. Die zum Abbau des Filtermaterials notwendigen Mikroorganismen haben dem nach im Freiland einen zu geringen Zugang zu den Filamenten und damit zum biologischen Abbau des Polymers. Die zwar verbesserte biologische Abbaubarkeit des Polymers wird also überbestimmt oder dominiert durch die schlechte mechanische Desintegration der Raumfilter.Another undeniable disadvantage of room filters made from cellulose acetate is their poor mechanical disintegration in the environment. That bad reason Grierability delays the degradation of the cigarette filters that end up in the environment tig. It could be demonstrated that the breakdown of cellulose acetate fibers by various measures can be accelerated effectively. All of these measures work but equally in the direction of improving the biodegradability of the polymer Cellulose acetate, but not in the direction of easier disintegration of the filter. The We kung the z. B. is described in DE-C-43 22 966 and DE-C-43 22 965 measures essentially through the three-dimensional cross-linking of the filaments in a spatial filter limited. The microorganisms necessary to break down the filter material have this after having too little access to the filaments in the field and thus to the biological Degradation of the polymer. The polymer's improved biodegradability overdetermined or dominated by the poor mechanical disintegration of the Room filter.

Da es sich bei der zuvor erwähnten Stauchkammerkräuselung um eine dreidimensionale Kräuselung handelt, tritt in der bei der Filterherstellung gebildeten Lunte auch ohne Här tungszusatz, aber auch, wie in der DE-C-43 22 966 vorgeschlagen, bei Verwendung was serlöslicher Kleber, eine dreidimensionale Vernetzung der Filamente im fertigen Filter auf, die so bedeutend ist, daß die mechanische Desintegration der Filter in der Umwelt auch in diesen Fällen, merklich behindert wird. Ähnliche Einschränkungen gelten für den photo chemischen Abbau von Filamenten. Die in EP-A-0 716 117 und EP-B-0 732 432 beschrie bene Beschleunigung ist begrenzt durch die beschriebenen konstruktiven Nachteile eines Raumfilters.Since the aforementioned compression chamber crimp is a three-dimensional one Ripple occurs in the fuse formed during filter production even without hardening tion additive, but also, as suggested in DE-C-43 22 966, when using what water-soluble adhesive, a three-dimensional cross-linking of the filaments in the finished filter, which is so important that the mechanical disintegration of the filters in the environment also in these cases, is noticeably disabled. Similar restrictions apply to the photo chemical degradation of filaments. That described in EP-A-0 716 117 and EP-B-0 732 432 bene acceleration is limited by the described disadvantages of a Room filter.

In der EP-A-0 880 907 wurde deshalb vorgeschlagen, die Querverhakung durch Einsatz von Filter Tow-Spezifikationen mit extrem niedriger Restkräuselung (siehe Seite 5, Gleichung 8) im fertigen Filter weitestgehend zu verhindern. Dies wird letztlich durch eine drastische Anhebung der Gesamttiter und damit der Filtergewichte erreicht. Daraus ergibt sich natur gesetzlich eine Erhöhung der Zugwiderstände. Zur Kompensation dieser hohen Zugwider stände muß daher der Filamenttiter entsprechend angehoben werden (s. Beispiel II).In EP-A-0 880 907 it was therefore proposed to use cross-hooking Ultra low residual ripple filter tow specifications (see page 5, equation 8) as far as possible in the finished filter. This is ultimately going to be drastic Raised total titre and thus filter weights. This results in nature legally an increase in train resistance. To compensate for this high train resistance the filament titer must therefore be raised accordingly (see Example II).

Als weitere Maßnahmen beschreibt die EP-A-0 880 907 ein teilweises Zerschneiden der Filter nach deren Fertigung und die Verwendung von wasserlöslichen Klebern. Der Voll ständigkeit halber sei erwähnt, daß das in der EP-A-0 880 907 beschriebene desintegrierba re Zigarettenfilter die Kriterien des Raumfilters bezüglich des auf den Filamenttiter bezoge nen Gewichts-/Zugwiderstandsverhältnis S < 0,7 erfüllt (Beispiel II: S = 0,31 m/daPA).As further measures, EP-A-0 880 907 describes a partial cutting of the Filters after their manufacture and the use of water-soluble adhesives. The full for the sake of consistency, it should be mentioned that the disintegrator described in EP-A-0 880 907 re cigarette filter the criteria of the spatial filter in relation to the filament titer NEN weight / tensile resistance ratio S <0.7 met (Example II: S = 0.31 m / daPA).

Ein völlig unterschiedliches Verfahren zur Herstellung von Aerosolfiltern nutzt als Aus gangsmaterial ein Flächengebilde, wie zum Beispiel Papier, Spinnvliese, textile Gewebe oder Non-Wovens (im folgenden werden solche Filter als "Flächenfilter" bezeichnet). Diese Filter umgehen die oben genannten Einschränkungen bezüglich Filterleistung und Desinte grierbarkeit. Dabei wird beim Hersteller des Filtermaterials ein Flächengebilde hergestellt, auf Bobinen aufgerollt und anschließend zum Verarbeiter versandt. Der Filter- oder Ziga rettenhersteller rollt das Material von der Bobine ab, formt es zu einem stabförmigen Pro dukt, um es dann im Formatteil der Filterstabmaschine queraxial zu verdichten, mit Papier zu umhüllen und auf die Endlänge der Filterstäbe zu schneiden. Ergänzend dazu wird das Flächengebilde in der Regel, aber nicht notwendigerweise, vor der Umformung zum Stab parallel zur Laufrichtung durch eine Kreppeinrichtung gekräuselt. Damit erreicht man zum einen eine Erniedrigung der Materialdichte und zum anderen eine Beeinflussung des Druck abfalls (Zugwiderstands) der Filter. Dennoch liegt die Packungsdichte der heute bekannten Flächenfilter mit 120 bis 300 mg Fasergewicht/cm³ deutlich höher als die der bekannten Raumfilter aus Celluloseacetat. Eine Quervernetzung der Vlieslagen findet in aller Regel nicht statt und wird bewußt nicht angestrebt.A completely different process for the production of aerosol filters uses a sheet as starting material, such as paper, spunbonded nonwovens, textile fabrics or non-wovens (in the following such filters are referred to as "sheet filters"). These filters circumvent the filter performance and disintegrability limitations mentioned above. A flat structure is produced by the manufacturer of the filter material, rolled up on bobbins and then shipped to the processor. The filter or cigarette maker rolls the material off the bobbin, forms it into a rod-shaped product, then compresses it axially in the format section of the filter rod machine, wraps it with paper and cuts it to the final length of the filter rods. In addition to this, the flat structure is usually, but not necessarily, crimped parallel to the direction of travel by a creping device before being formed into a rod. On the one hand this results in a lowering of the material density and on the other hand an influence on the pressure drop (tensile resistance) of the filter. Nevertheless, the packing density of the area filter known today with a fiber weight of 120 to 300 mg / cm ^{3 is} significantly higher than that of the known spatial filter made of cellulose acetate. Cross-linking of the nonwoven layers generally does not take place and is deliberately not sought.

Das bekannteste Flächenfilter besteht aus Papier und wird zum Beispiel von der Fa. Filtro na, Hamburg, unter dem Handelsnamen Myria Filter vermarktet. In der WO 95/14398 wird ein Filter aus einem Papier aus künstlichen, hochfibrillierenden Cellulosefasern der Lyocell faser, im Gemisch mit Zellstoffasern oder auch Acetatfasern beschrieben. Ferner betrifft die WO 95/35043 ein Zigarettenfilter aus einem wasservernadelten Gewebe, das wiederum die Lyocellfaser als dortigen Bestandteil enthält.The best-known area filter consists of paper and is, for example, from Filtro na, Hamburg, marketed under the trade name Myria Filter. In WO 95/14398 a filter made from a paper made of artificial, highly fibrillating cellulose fibers from Lyocell fiber, in a mixture with cellulose fibers or acetate fibers described. Furthermore, the WO 95/35043 a cigarette filter made of a water-needled fabric, which in turn the Contains Lyocell fiber as an ingredient there.

Neben den in den genannten Anmeldungen erwähnten Verfahren können selbstverständlich alle bekannten Verfahren zur Bildung von Flächengebilden im Zusammenhang mit der aus Gründen ihres Faserdurchmessers nach Fibrillierung höchst interessanten Lyocellfaser zur Herstellung von Flächenfiltern herangezogen werden.In addition to the procedures mentioned in the above-mentioned applications, of course all known methods for the formation of fabrics in connection with the Because of their fiber diameter after fibrillation highly interesting lyocell fiber Manufacture of surface filters can be used.

Alle diese Filter gelten als biologisch gut abbaubar, weil leicht desintegrierbar, bedingt durch die fehlende Vernetzung der Flächenlagen und die geringe Wasserfestigkeit von Pro dukten, die in einem Papierprozeß hergestellt wurden. Nach Wiederaufrollen des Zigaret tenfilters zu einem Flächengebilde unter Umwelteinflüßen bietet ein solches Flächengebilde außerdem, im Unterschied zu einem schwer desintegrierbaren Raumfilter, eine vergleichs weise wesentlich größere Oberfläche für zum biologischen Abbau geeignete Mikroorganis men. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Flächenfilter besteht in einer deutlich höheren Nikotin- und Kondensatretention im Vergleich zu Raumfiltern entsprechenden Zugwider standes. Diese höhere Filtrationsleistung ist auf die physikalische Konstruktion der Flä chenfilter zurückzuführen und demnach nicht abhängig vom jeweils eingesetzten Filtermate rial.All of these filters are considered to be readily biodegradable because they can be easily disintegrated due to the lack of networking of the surface layers and the low water resistance of Pro products that were produced in a paper process. After rolling up the cigarette tenfilters for a fabric under environmental influences offers such a fabric moreover, in contrast to a room filter that is difficult to disintegrate, a comparison as much larger surface for microorganism suitable for biodegradation men. Another major advantage of the area filter is that it is significantly higher Nicotine and condensate retention in comparison to traction filters corresponding to room filters befitting. This higher filtration rate is due to the physical construction of the surface chenfilter and therefore not dependent on the filter material used rial.

Dennoch wird bei Verwendung von Flächenfiltern, bei denen das Filtermaterial nicht oder nur teilweise aus Celluloseacetat besteht, immer wieder die negative geschmackliche Beein flussung des Rauches durch z. B. cellulosische Fasern vom Konsumenten negativ beurteilt. Nevertheless, when using surface filters, where the filter material is not or only partially consists of cellulose acetate, always the negative taste leg flow of smoke through e.g. B. cellulose fibers judged negatively by the consumer.

Außerdem weisen diese hauptsächlich aus cellulosischen Fasern bestehenden Filter nicht die für Raumfilter aus Celluloseacetat typischen, hohen selektiven Retentionen gegenüber Phe nolen und Nitrosaminen auf.In addition, these filters mainly consisting of cellulosic fibers do not have the typical for cell filters made of cellulose acetate, high selective retention against Phe noles and nitrosamines.

Es hat deshalb in der Vergangenheit nicht an Versuchen gefehlt, Flächenfilter auf der Basis von Celluloseacetat vorzuschlagen. So beschreibt die DE-A-27 44 796 die Verwendung von sogenannten Fibrets aus Celluloseacetat in Kombination mit Celluloseacetat- bzw. natürli chen oder synthetischen Fasern zur Herstellung von Flächenfiltern. Beispielsweise be schreibt die US-A-3 509 009 die Anwendung der Melt-Blown Technik zur Herstellung von Vliesen für die Anwendung in Zigarettenfiltern.There has therefore been no shortage of attempts in the past, based on surface filters of cellulose acetate to propose. DE-A-27 44 796 describes the use of so-called fibrets made of cellulose acetate in combination with cellulose acetate or natural Chen or synthetic fibers for the production of surface filters. For example, be US-A-3 509 009 describes the use of the melt-blown technique for the production of Nonwovens for use in cigarette filters.

Die DE-C-196 09 143 beansprucht ein Melt-Blown-Vlies u. a. zur Herstellung von Ziga rettenfiltern, ausgehend von einem thermoplastischen Celluloseacetat. Alle aus den be schriebenen Materialien hergestellten Zigarettenfilter haben den Vorteil, daß die Filtrati onsleistung (gemessen als Nikotin- oder Teerretention) dieser Filter gegenüber im Zugwi derstand vergleichbaren Raumfiltern aus Celluloseacetat deutlich höher ist. Ferner ist be kannt, daß reines Celluloseacetat zur Verarbeitung in Prozessen mit thermischer Verfor mung des Polymers nicht geeignet ist. Die dabei auftretenden Probleme sind in der DE-C- 196 09 143 eingehend geschildert.DE-C-196 09 143 claims a melt-blown fleece and the like. a. for the production of Ziga rescue filters, based on a thermoplastic cellulose acetate. All from the be Written materials manufactured cigarette filters have the advantage that the Filtrati performance (measured as nicotine or tar retention) compared to these filters in the Zugwi comparable room filters made of cellulose acetate are significantly higher. Furthermore, be knows that pure cellulose acetate for processing in processes with thermal Verfor tion of the polymer is not suitable. The problems that arise are described in DE-C- 196 09 143 described in detail.

Von Nachteil ist ferner, daß aufgrund der erwähnten höheren Dichte der Filter, der Mate rialeinsatz vergleichsweise so hoch ist, daß selbst bei Einsatz eines billigen Ausgangstoffes, wie Papier auf Basis von Papierzellstoff, der Preis pro Filter sich nicht wesentlich von dem eines Raumfilters ans Celluloseacetat unterscheidet. Wesentlich teurer werden die Filter jedoch, wenn man Flächengebilde aus gesponnenen endlosen Fasern zur Herstellung ver wendet. In diesen Fällen steht am Anfang ein Spinnprozeß zur Herstellung eines gekräusel ten Tows, welches dann zu einer Faser geschnitten wird, die dann wiederum in einer zu sätzlichen Arbeitsstufe zu einem Flächengebilde als Ausgangsmaterial für den Filterherstel ler weiterverarbeitet wird. Beispiele für eine solche Vorgehensweise sind in der schon er wähnten WO 95/14398 oder auch der DE-A-27 44 796 beschrieben. Another disadvantage is that due to the higher density mentioned, the filter, the mate rial use is comparatively so high that even when using a cheap starting material, Like paper based on paper pulp, the price per filter does not differ significantly from that a room filter to the cellulose acetate differs. The filters are much more expensive however, if one ver fabricated from spun endless fibers for production turns. In these cases there is a spinning process to produce a crimp ten tows, which is then cut into a fiber, which in turn is then cut into one additional work step for a flat structure as a starting material for the filter manufacturer is processed further. Examples of such a procedure are already in the mentioned WO 95/14398 or also DE-A-27 44 796.

Angesichts der oben geschilderten Nachteile wird es verständlich, daß sich die Technologie des Flächenfilters, hergestellt durch das mehrstufige Verfahren (Spinnen, Schneiden, Vlies herstellung), bei der Verarbeitung zu Massenartikeln (Full-Flavour oder Light-Segment) nie durchgesetzt hat.Given the disadvantages outlined above, it is understandable that the technology of the area filter, produced by the multi-stage process (spinning, cutting, fleece manufacturing), never when processing into mass articles (full flavor or light segment) has prevailed.

Ein deutlich anderes Verfahren zur Herstellung von Flächenfiltern aus Celluloseacetat be schreibt die DE-A-19 30 435. Dabei wird ein herkömmliches Filter Tow, hergestellt aus nicht thermoplastifizierten Celluloseacetatfasern, aus einem Ballen abgezogen, in einem üblichen Aufbereitungsteil ausgebreitet, verstreckt und mit einem üblichen Plastifizierungs mittel versehen. Abweichend vom üblichen Verarbeitungsverfahren zur Herstellung von Raumfiltern wird dann die aufbereitete Filter Tow-Bahn in einer Heizvorrichtung aufgeheizt und anschließend mit Hilfe von profilierten, beheizten Walzen unter Druck thermoplastisch vernetzt. Das so hergestellte zweidimensional verfestigte Flächengebilde wird dann zusam mengefaßt, queraxial verdichtet, mit Papier umhüllt und geschnitten. Dadurch entsteht, wie in der US-A-4,007,745 beschrieben, ein Flächenfilter aus endlosen Celluloseesterfilamen ten. Ein Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß es erstmals, von den Produkteigenschaf ten der Filter her gesehen, die Vorteile des Flächenfilters bezüglich Nikotin- und Konden satretention mit den Vorteilen des Polymers Celluloseacetat bezüglich spezifischer Retention und Geschmack kombiniert. Auch ist die einstufige, kostengünstige Umwandlung von Filter Tow zu einem Flächenfilter vorteilhaft. Das Filter ist jedoch gekennzeichnet durch eine Vielzahl von dreiecksförmigen Rauchkanälen, die aus einem Vlies gebildet werden, welches eine große Anzahl von rechteckigen Vertiefungen aufweist. Ein weiterer Nachteil dieser Filterkonstruktion besteht darin, daß die dreieckigen Kanäle insbesondere beim Abrauchen gut sichtbar werden, was sich als optischer Nachteil der gefertigten Produkte bemerkbar macht.A significantly different process for the production of surface filters from cellulose acetate writes DE-A-19 30 435. A conventional filter tow is produced from non-thermoplasticized cellulose acetate fibers, drawn from a bale, in one usual preparation part spread out, stretched and with a usual plasticizing medium provided. Deviating from the usual processing method for the production of The conditioned filter tow web is then heated in a heating device for room filters and then thermoplastic under pressure using profiled, heated rollers networked. The two-dimensional solidified fabric produced in this way is then combined quantified, compressed axially, wrapped with paper and cut. This creates how in US-A-4,007,745, a sheet filter made from endless cellulose ester filaments One advantage of the method is that it is the first time that the product properties Seen from the filter, the advantages of the surface filter in terms of nicotine and condens satretention with the advantages of the polymer cellulose acetate in terms of specific retention and taste combined. Also the one-step, inexpensive conversion of filters Tow to a surface filter advantageous. However, the filter is identified by a A large number of triangular-shaped smoke channels which are formed from a fleece which has a large number of rectangular depressions. Another disadvantage of this Filter construction is that the triangular channels, especially when smoking become clearly visible, which is noticeable as a visual disadvantage of the manufactured products makes.

Das in der DE-A-19 30 435 dargestellte Verfahren sowie der entsprechende Zigarettenfilter der US-A-4,007,745 haben allerdings noch einige weitere erhebliche Nachteile: Bedingt durch die thermoplastische Verschmelzung der Filamente entstehen großflächige, völlig verschmolzene Flächenanteile niedriger Porosität (s. Fig. 2 bis 6), die für die Filtration des Rauches unwirksam sind. In der Folge benötigt man bei diesen Filtern einen Materialein satz, der erheblich über dem heutiger Raumfilter liegt. Beispielhaft werden in der US-A- 4,007,745 Filter beschrieben, deren Materialeinsatz die heute übliche Einsatzmenge zwei bis zweieinhalbfach übersteigt (s. Beispiel 4 bis 7).However, the method described in DE-A-19 30 435 and the corresponding cigarette filter of US Pat. No. 4,007,745 have some further significant disadvantages: Due to the thermoplastic fusion of the filaments, large, completely fused areas of low porosity are created (see Fig. 2 to 6), which are ineffective for the filtration of the smoke. As a result, these filters require a material insert that is significantly above today's spatial filter. For example, filters are described in US Pat. No. 4,007,745, the use of which is two to two and a half times the amount used today (see Examples 4 to 7).

Ferner ist die Kräuselung in den nicht verfestigten Flächenanteilen dreidimensional orien tiert (siehe DE-A-19 30 435, Fig. 6), mit der Folge, daß die benachbarten Flächenlagen bei der queraxialen Verdichtung zum Filterstab wiederum teilweise dreidimensional vernetzen. Dies wird noch verstärkt durch die Tatsache, daß durch die kurze thermische Behandlung der Filter Tow Bahn vor der thermoplastischen Vernetzung des Vlieses, der zuvor zur Pla stifizierung aufgebrachte Weichmacher noch nicht in die Faser migriert ist und deshalb, entsprechend der Aushärtung von Raumfiltern aus Celluloseacetat, zu einer Verklebung benachbarter Vlieslagen beiträgt. Es ist dabei zu wissen, daß es sich bei den in der DE-A-1 930 435 beschriebenen, zur Plastifizierung des Celluloseacetats eingesetzten Produkten, um dieselben chemischen Substanzen handelt, wie sie zur Aushärtung von Raumfiltern aus Celluloseacetat in ihrer Funktion als Lösungsmittel eingesetzt werden.Furthermore, the ripple in the non-consolidated surface portions is three-dimensionally oriented (see DE-A-19 30 435, Fig. 6), with the result that the adjacent surface layers in turn cross-link partially three-dimensionally in the transverse axial compression to the filter rod. This is further reinforced by the fact that the short thermal treatment of the filter tow web before the thermoplastic crosslinking of the fleece means that the plasticizer previously applied for plasticization has not yet migrated into the fiber and therefore, corresponding to the hardening of spatial filters made of cellulose acetate, contributes to the bonding of adjacent fleece layers. It should be known that the products described in DE-A-1 930 435, used for plasticizing the cellulose acetate, are the same chemical substances as are used for the curing of room filters made of cellulose acetate in their function as solvents .

Die beiden zuletzt genannten Nachteile verhindern das Wiederaufrollen des Flächenfilters zu einer Vliesbahn. Die hierfür verantwortlichen Prinzipien entsprechen denen der oben disku tierten Raumfilter.The last two disadvantages mentioned prevent the surface filter from rolling up again a nonwoven web. The principles responsible for this correspond to those of the discu above room filter.

Ein weiterer Nachteil der Lehre der DE-A-19 30 435 liegt darin begründet, daß die Filter Tow Bahn zum Zeitpunkt der Vliesbildung, wie schon erwähnt, mit Härtungsmittel benetzt ist, wodurch die Oberfläche stark klebrig wird. Dieses führt zu Verklebungen an der Kalan derwalze und macht demnach die Verfahrensführung, insbesondere bei Verarbeitungsge schwindigkeiten von < 100 m/min, äußerst schwierig.Another disadvantage of the teaching of DE-A-19 30 435 is that the filters Tow web at the time of formation of the fleece, as already mentioned, wetted with hardening agent is, which makes the surface very sticky. This leads to sticking to the Kalan derwalze and therefore makes the process, especially in processing Ge speeds of <100 m / min, extremely difficult.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, Flächenfilter auf Basis endloser Cellulose esterfasern bereitzustellen, welche die oben erläuterten Nachteile des Standes der Technik, insbesondere des in der US-A-4,007,745 beschriebenen Filters, nicht aufweisen. Diese sol len auch ohne dreidimensionale Vernetzung eine ausreichende Härte besitzen, wobei ihre mechanische Desintergrierbarkeit derjenigen von Flächenfiltern entsprechen soll, welche aus Vliesen mit Kurzschnittfasern hergestellt wurden. Hierbei soll sich die Filtronahärte an den Markterfordernissen orientieren. Ferner sollen die Flächenfilter die aus dem Stand der Technik bekannten vorteilhaften oder in Einzelfällen verbesserten Eigenschaften beibehal ten.The invention is therefore based on the object, surface filter based on endless cellulose to provide ester fibers which have the disadvantages of the prior art explained above, especially the filter described in US-A-4,007,745. This sol len have sufficient hardness even without three-dimensional cross-linking, whereby their mechanical disintegration should correspond to that of surface filters, which were made from fleeces with short cut fibers. Here, the Filtrona hardness should be orient the market requirements. Furthermore, the area filter should be from the state of the Technically known advantageous or in individual cases improved properties retained ten.

Erfindungsgemäß wird obige Aufgabe gelöst durch einen Hochleistungs-Zigarettenfilter mit mechanischer Desintegrierbarkeit auf der Basis endloser Celluloseesterfasern, dadurch ge kennzeichnet, daß
According to the invention, the above object is achieved by a high-performance cigarette filter with mechanical disintegration based on endless cellulose ester fibers, characterized in that

a) the acetate weight / tensile resistance ratio S, based on the filament titer, is greater than about 0.7, the S value according to the formula:
S = (m A / ΔP 7.8 ) / dpf [10 m / daPA]
is calculated in which mean
m A the acetate weight [g], ΔP the tensile resistance [daPA] and dpf the filament titer [dtex] and for the tensile resistance the value converted to a diameter of 7.8 mm is used,
b) the residual ripple of the filter material does not exceed 1.45,
c) the acetate weight is a maximum of 10 mg / mm filter length,
d) the hardness of the cigarette filter exceeds about 90% of Filtrona hardness and
e) the cigarette filter at least in the disintegration test to be described later about 40% weight loss after 10 weeks of experiment.

Zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Filters wird entweder ein thermoplastisches Cel luoseester Fasermaterial oder im Falle eines nicht thermoplastischen Celluloseesters ein wasserlösliches Verklebungsmittel verwendet. (Bezüglich der thermoplastischen Eigen schaften von Celluloseesterderivate sei auf die in der DE-A-196 09 143 dargestellte Diskus sion bezüglich internen und externen Weichmachern (51 Z65 ff) verwiesen. Die dort getrof fenen Feststellungen sind für das Verständnis der folgenden Ausführungen von grundlegen der Bedeutung. Zur Definition von Thermoplasten wird außerdem auf "Römpps Chemiele xikon, 8. neubearbeitete und erweiterte Auflage, Bd. 6, Franckh'sche Verlagsbuchhand lung, Stuttgart 1988", Seite 4229) verwiesen. Für den ersten Fall eines thermoplastischen Celluloseester Fasermaterials kann man zwei Fälle unterscheiden. Im ersten Fall ist das Fa sermaterial aus einem von Natur aus schon thermoplastischen Celluloseester, wie z. B. Celluloseacetobutyrat, hergestellt. In diesem kann das Filter Tow ohne weitere Maßnahmen zu erfindungsgemäßen Filtern verarbeitet werden. Im Falle eines nicht thermoplastischen Ausgangspolymers, wie z. Beispiel Cellulose-2,5-acetat, muß dieses durch Zugabe eines geeigneten Weichmachers thermoplastifiziert werden. In diesem Fall muß der Weichmacher in den Fasern homogen verteilt sein. Die homogene Verteilung des Weichmachers in den Fasern läßt sich durch unterschiedlichste Methoden nachweisen. Diese sind beispielsweise: Aufzeichnung der Verdampfungskinetik der Weichmacher. Dazu kann ein Filterstöpsel in einem Inert-Gasstrom erhitzt werden und die Verdampfungskinetik über die Verbrennung in einem handelsüblichen Flammen-Ionisations-Detektor (FID) nachgewiesen werden. Die Verdampfungskinetik eines in der Faser gleichmäßig eingebrachten Weichmachers unter scheidet sich nachhaltig von der eines oberflächlich aufgebrachten Weichmachers. Da die Verdampfung diffusionskontrolliert erfolgt, ist die Verdampfungskinetik bei gleichmäßiger Verteilung signifikant langsamer als bei oberflächlicher Applikation. Eine andere Möglich keit besteht darin die Verdampfungskinetik mittels Differential-Thermogravimetrie darzu stellen. Drittens kann die gleichmäßige Verteilung durch Kurzzeitextraktionsverfahren in für das Polymer geeigneten Lösungsmitteln mit anschließender quantitativer Analyse des Weichmachers ermittelt werden. Diese Methode liefert für einen homogen verteilten Weichmacher einen deutlich niedrigeren Analysenwert als für den nur oberflächlich aufge tragenen Weichmacher bei gleichem prozentualen Gehalt. Eine weitere Möglichkeit ober flächlichen und gleichmäßig verteilten Weichmacher qualitativ zu unterscheiden besteht in der Möglichkeit mittels NIR Reflexion zu untersuchen. Diese Methode liefert für homogen verteilten Weichmacher einen deutlich niedrigeren Analysenwert als für den nur oberfläch lich aufgetragenen Weichmacher bei gleichem prozentualen Gehalt. To produce a filter according to the invention, either a thermoplastic Cel luester fiber material or in the case of a non-thermoplastic cellulose ester water-soluble adhesive used. (Regarding the thermoplastic Eigen be cellulose ester derivatives on the disc shown in DE-A-196 09 143 sion regarding internal and external plasticizers (51 Z65 ff). That hit there These findings are essential for understanding the following statements of importance. For the definition of thermoplastics, "Römpps Chemiele xikon, 8th revised and expanded edition, Vol. 6, Franckh'sche Verlagbuchhand lung, Stuttgart 1988 ", page 4229). For the first case of a thermoplastic A distinction can be made between two cases of cellulose ester fiber material. In the first case, the company sermaterial from an inherently thermoplastic cellulose ester, such as. B. Cellulose acetobutyrate. In this the filter tow can be used without further measures are processed into filters according to the invention. In the case of a non-thermoplastic Starting polymer such. Example cellulose-2,5-acetate, this must be done by adding a suitable plasticizer can be thermoplasticized. In this case, the plasticizer be distributed homogeneously in the fibers. The homogeneous distribution of the plasticizer in the Fibers can be detected using a wide variety of methods. These are, for example: Record of the evaporation rate of the plasticizers. A filter plug in be heated in an inert gas stream and the evaporation kinetics via the combustion in a commercially available flame ionization detector (FID) can be detected. The Evaporation kinetics of a plasticizer evenly incorporated into the fiber differs sustainably from that of a superficially applied plasticizer. Since the Evaporation is controlled by diffusion, the evaporation kinetics are more uniform Distribution significantly slower than with superficial application. Another possibility speed is based on the evaporation kinetics using differential thermogravimetry put. Third, the even distribution by short-term extraction methods in for the polymer suitable solvents with subsequent quantitative analysis of the Plasticizer can be determined. This method delivers for a homogeneously distributed Plasticizer has a significantly lower analysis value than for the only superficially applied plasticizers carried at the same percentage. Another possibility above To differentiate qualitatively flat and evenly distributed plasticizers consists in the possibility to investigate with NIR reflection. This method delivers for homogeneous distributed plasticizers a significantly lower analysis value than for the surface only applied plasticizer at the same percentage.

Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Filters wird ein Filter Tow vom Ballen abgezogen, pneumatisch ausgebreitet und nach dem für Raumfilter üblichen Verfahren verstreckt. Vor dem eigentlichen Filterherstellungsschritt wird intermediär ein Non-Woven-Vlies mit mög lichst niedriger Festigkeit in Richtung beider Flächenachsen erzeugt. Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß dies besonders dann gelingt, wenn der zur Thermoplastifizierung des Polymers notwendige Weichmacher gleichmäßig in der Faser verteilt ist.To produce the filter according to the invention, a filter tow is pulled off the bale, pneumatically spread out and stretched according to the usual procedure for room filters. In front In the actual filter manufacturing step, a non-woven fleece is possible as an intermediate low strength in the direction of both surface axes. Surprisingly has been shown that this is particularly successful if the thermoplastic for Polymer necessary plasticizer is evenly distributed in the fiber.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist das auf den Filamenttiter bezogene Verhältnis von Acetatgewicht/Zugwiderstand S nach der oben bezeichneten Formel größer als etwa 0,7. Wird dieser Wert unterschritten, dann führt das zu Retentionswerten, wie sie bei kon ventionellen Celluloseacetat-Filtern üblich sind. Bevorzugt beträgt das auf den Filamenttiter bezogene Acetatgewicht 1 Zugwiderstandsverhältnis S höchstens etwa 2, und liegt insbeson dere im Bereich von etwa 0,8 bis 1,3. Wird der bevorzugte Wert von etwa 2 für das Ver hältnis S überschritten, dann erfüllt dieses Produkt nicht mehr die gewünschten Wirtschaft lichkeitsanforderungen.In the context of the present invention, the ratio is based on the filament titer of acetate weight / tensile resistance S according to the formula described above is greater than about 0.7. If this value is undershot, this leads to retention values, as is the case with con conventional cellulose acetate filters are common. This is preferably on the filament titer related acetate weight 1 tensile resistance ratio S at most about 2, and is in particular those in the range of about 0.8 to 1.3. If the preferred value of about 2 for Ver ratio S exceeded, then this product no longer fulfills the desired economy requirements.

Hinsichtlich der weiteren zugrundeliegenden Parameter gelten vorzugsweise folgende Rah menbedingungen:The following framework preferably applies with regard to the further underlying parameters conditions:

Die Restkräuselung I_R des Filtermaterials ist kleiner als 1,45. Bevorzugt liegt die Restkräu selung zwischen etwa 1,05 und 1,4, insbesondere zwischen etwa 1,1 und 1,3.The residual crimp _IR of the filter material is less than 1.45. The residual crimping is preferably between approximately 1.05 and 1.4, in particular between approximately 1.1 and 1.3.

Das Acetatgewicht kann im Rahmen der erfindungsgemäßen Lehre maximal 10 mg/mm Filterlänge und mindestens etwa 4 mg/mm Filterlänge betragen und liegt insbesondere bei etwa 5 bis 8 mg/mm Filterlänge. Wird der Maximalwert von 10 mg/mm Filterlänge über schritten, dann ist ein derartiges Produkt nicht hinlänglich wirtschaftlich. Vorzugsweise wird ein Mindestwert von etwa 5 mg/mm Filterlänge eingehalten. Wird dieser Wert unter schritten, dann läßt sich nach dem Stand der Technik die gewünschte Härte des Zigaretten filters von minimal 90% nicht mehr einhalten. Dieser Mindestgrenzwert der Filtronahärte orientiert sich an den Markterfordernissen. Die Filtronahärte des erfindungsgemäßen Ziga rettenfilters kann hierbei vorzugsweise auf etwa 90 bis 95%, insbesondere etwa 91 bis 93 eingestellt sein. Darüber hinaus weist das Zigarettenfilter nach dem später zu beschreiben den CBDTF-Test einen Gewichtsverlust von mindestens 50 Gew.-% auf.Within the framework of the teaching according to the invention, the acetate weight can be a maximum of 10 mg / mm Filter length and at least about 4 mg / mm filter length are and are in particular included about 5 to 8 mg / mm filter length. The maximum value of 10 mg / mm filter length is about steps, then such a product is not sufficiently economical. Preferably a minimum value of about 5 mg / mm filter length is observed. If this value is below steps, then the desired hardness of the cigarette can be made according to the prior art no longer comply with filters of at least 90%. This minimum limit of the Filtrona hardness is based on market requirements. The Filtrona hardness of the Ziga according to the invention saving filter can preferably be about 90 to 95%, in particular about 91 to 93 be set. In addition, the cigarette filter has to be described later the CBDTF test shows a weight loss of at least 50% by weight.

Der Zugwiderstand der erfindungsgemäßen Filter liegt bevorzugt in einem Bereich zwischen 1 und 12 daPA/mm Filterlänge. Die Filamenttiter der eingesetzten Filter Tow-Qualitäten variieren zwischen 1 und 20 dtex.The tensile resistance of the filter according to the invention is preferably in a range between 1 and 12 daPA / mm filter length. The filament titer of the filter tow qualities used vary between 1 and 20 dtex.

Die Desintegrierbarkeit der erfindungsgemäßen Zigarettenfilter wird durch eine geringe Restkräuselung I_R angehoben. Diese geringe Restkräuselung verringert die Querverhakung der Filamente innerhalb und zwischen den Ebenen der Vliesbahnen. Die Restkräuselung des erfindungsgemäßen Filters ist, wie oben ausgeführt, kleiner als 1,45.The disintegrability of the cigarette filter according to the invention is raised by a low residual crimping I _R. This low residual curl reduces the cross-hooking of the filaments inside and between the levels of the nonwoven webs. As stated above, the residual ripple of the filter according to the invention is less than 1.45.

Zur weiteren Verbesserung der mechanischen Desintegrierbarkeit des erfindungsgemäßen Filters empfiehlt es sich, dieses aus einem mehrfachbreiten Faserstreifen gemäß der Lehre der DE 43 40 029 herzustellen. Nach einer weiteren Ausführungsform kann das Zigaretten filter aus einem Faserstreifen hergestellt werden, der vor Eintritt in den Strangteil der Fil terstabmaschine in mehrere Streifen aufgetrennt wurde.To further improve the mechanical disintegration of the invention Filters, it is recommended to do this from a multi-width fiber strip according to the teaching the DE 43 40 029 manufacture. According to a further embodiment, the cigarette Filters are made from a fiber strip, which before entering the strand part of the fil bar machine was cut into several strips.

Die endlosen thermoplastischen Celluloseesterfasern der Erfindung können Celluloseacetat, insbesondere Cellulose-2,5-acetat, Cellulosebutyrat, Celluloseacetobutyrat, Celluloseaceto propionat und/oder Cellulosepropionat, enthalten. Vorteilhafterweise weisen die erfin dungsgemäßen endlosen thermoplastischen Fasern aus Celluloseacetat einen Substitutions grad von etwa 1,5 bis 3,0, vorzugsweise etwa 2,2 bis 2,6 auf.The endless thermoplastic cellulose ester fibers of the invention can include cellulose acetate, in particular cellulose-2,5-acetate, cellulose butyrate, cellulose acetobutyrate, cellulose aceto propionate and / or cellulose propionate. Advantageously, the inventions Continuous thermoplastic fibers of cellulose acetate according to the invention a substitution degree of about 1.5 to 3.0, preferably about 2.2 to 2.6.

Die zur Thermoplastifizierung der verwendeten Celluloseester eingesetzten und in den Fa sern gleichmäßig verteilten Weichmacher können beispielsweise aus folgenden Gruppen ausgewählt sein: Glycerinester (insbesondere Glycerintriacetat), Ethylen- und Propylencar bonat, Zitronensäureester (insbesondere Acetyl-, Triethylcitrat), Glykolester (insbesondere Triethylenglykoldiacetat (TEGDA) oder Diethylenglykoldibenzoat), Carbowax® (insbeson dere Polyethylenglykole eines Molekulargewichts von 200 bis 14.000, wie etwa hergestellt von der Firma UCC, USA), Sulfolan (Tetrahydrothiophen-1,1-dioxid), Fettsäureester, Phosphorsäureester (insbesondere Trioctyl-, Triphenyl- oder Trimethylphosphat), Estern der Phthalsäure (insbesondere Dimethyl-, Diethyl, Dibutyl- und/oder Diisodecylphtalat) und Mischungen beliebiger Zusammensetzungen aus ein oder mehreren dieser Substanzen.The used for thermoplasticizing the cellulose esters used and in the company Evenly distributed plasticizers can be selected from the following groups, for example be selected: glycerol esters (especially glycerol triacetate), ethylene and propylene car bonate, citric acid esters (especially acetyl, triethyl citrate), glycol esters (especially Triethylene glycol diacetate (TEGDA) or diethylene glycol dibenzoate), Carbowax® (in particular polyethylene glycols of a molecular weight of 200 to 14,000, such as manufactured from UCC, USA), sulfolane (tetrahydrothiophene-1,1-dioxide), fatty acid ester, Phosphoric acid esters (especially trioctyl, triphenyl or trimethyl phosphate), esters phthalic acid (especially dimethyl, diethyl, dibutyl and / or diisodecyl phthalate) and Mixtures of any composition from one or more of these substances.

Die Menge an einzusetzendem plastifizierndem Weichmacher und/oder wasserlöslichem Verklebungsmittel ist dem Fachmann auf diesem technischen Gebiet ohne weiteres geläufig. Im allgemeinen liegt ein Gehalt an Weichmacher und/oder Verklebungsmittel von etwa 1 bis etwa 40 Gew.-% vor, in besonderen Fällen kann der Gehalt an Weichmacher diesen Bereich jedoch ohne weiteres übersteigen, ohne daß hiervon die Lehre der Erfindung betroffen ist.The amount of plasticizing plasticizer and / or water-soluble to be used Adhesives are readily familiar to the person skilled in the art in this technical field. Generally, the plasticizer and / or adhesive content is from about 1 to about 40% by weight, in special cases the plasticizer content can range however, without further ado, without affecting the teaching of the invention.

Als wasserlösliche Verklebungsmittel die bevorzugt auf der Oberfläche der Fasern vorliegen können die üblichen, bei der Herstellung von Raumfiltern aus Celluloseacetat angewandten hochsiedenden Lösungsmittel, wie Polyalkylenoxide (wie Polyethylenglykole, Polypropy lenglykole oder Copolymere aus Polyethylen- und Polypropylenoxid sowie deren Derivate), wasserlösliche Ester oder Ether (auch Celluloseester oder -ether), Stärke, Stärkederivate, p- Polyvinylalkohole (partiell oder vollständig hydrolysiert, sowie Derivate davon), Polyvi nylether (und deren Derivate), p-Polyvinylacetate und/oder Polysaccharide, wasserlösliche Polyamide und Polyacrylate eingesetzt, d. h. auf die Faserbahn appliziert werden.As a water-soluble adhesive that is preferably present on the surface of the fibers can the usual, used in the production of room filters from cellulose acetate high-boiling solvents, such as polyalkylene oxides (such as polyethylene glycols, polypropy lenglycols or copolymers of polyethylene and polypropylene oxide as well as their derivatives), water-soluble esters or ethers (also cellulose esters or ethers), starch, starch derivatives, p- Polyvinyl alcohols (partially or fully hydrolyzed, as well as derivatives thereof), Polyvi nyl ethers (and their derivatives), p-polyvinyl acetates and / or polysaccharides, water-soluble Polyamides and polyacrylates used, d. H. be applied to the fiber web.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthalten die Celluloseester fasern Additive in Form von fotoreaktiven Additiven, die biologische Abbaubarkeit begün stigenden Additiven, Additiven mit selektiver Retentionswirkung und/ oder farbigen Pig menten. Bevorzugt wird als fotoreaktives Additiv ein feindisperses Titandioxid des Anatas- Typs mit einer mittleren Teilchengröße von kleiner 2 µm eingesetzt. Als Additive, die die biologische Abbaubarkeit begünstigen sind insbesondere zu nennen: stickstoffhaltige Sub stanzen, deren natürlichen oder mikrobiellen Abbauprodukte basische Amine freisetzen (beispielsweise Harnstoff und seine Derivate; Oligopeptide und Proteine, wie etwa beta- Lactoglobulin; Kondensationsprodukte aus Carbonylen und Aminen, etwa Hexamethylente tramin; sowie stickstoffhaltige organische Heterocyclen, insbesondere Carbazole).In a further preferred embodiment of the invention, the cellulose esters contain fiber additives in the form of photoreactive additives that start biodegradability increasing additives, additives with selective retention effect and / or colored pig ment. A finely dispersed titanium dioxide of anatase is preferred as the photoreactive additive. Type used with an average particle size of less than 2 microns. As additives that the Favorable biodegradability include: nitrogenous sub punches whose natural or microbial breakdown products release basic amines (for example urea and its derivatives; oligopeptides and proteins such as beta Lactoglobulin; Condensation products from carbonyls and amines, such as hexamethylene tramin; and nitrogen-containing organic heterocycles, especially carbazoles).

Bevorzugte Additive mit selektiver Retentionswirkung sind Filtrationshilfen, wie sie zum Beispiel in der WO 97/16986 genannt sind. Vorzugsweise werden organische Säuren bzw. saure Carbonsäureester, Polyphenole, oder Porphyrinderivate eingesetzt.Preferred additives with a selective retention effect are filtration aids such as Example are mentioned in WO 97/16986. Organic acids or acidic carboxylic acid esters, polyphenols, or porphyrin derivatives used.

Durch geeignete Maßnahmen kann das erfindungsgemäße Hochleistungs-Zigarettenfilter somit im Hinblick auf die biologische und photochemische Abbaubarkeit in einem Ausmaß verbessert werden, wie dies bei Raumfiltern aus dem Stand der Technik nur bedingt mög lich ist.The high-performance cigarette filter according to the invention can be taken by suitable measures thus in terms of biodegradability and biodegradability be improved, as is only possible to a limited extent with spatial filters from the prior art is.

Die mit der Erfindung verbundenen Vorteile sind somit vielfältig. Insbesondere ist die leichte Desintegrierbarkeit des erfindungsgemäßen Filters unter Umwelteinflüssen von gro ßem Vorteil. Das erfindungsgemäße Filter kann hinsichtlich der biologischen und photo chemischen Abbaubarkeit gegenüber einem bekannten Raumfilter deutlich verbessert wer den. Zudem besitzt der Hochleistungs-Zigarettenfilter der Erfindung gegenüber Raumfil tern, beispielsweise aus Celluloseacetat, eine erhöhte Retention bei gleichem Zugwider stand, wobei gleichzeitig die an den Filter gestellten Anforderungen, insbesondere des Ziga rettenherstellers sowie des Endverbrauchers, in hohem Maße erfüllt werden. Durch Mi schung von unterschiedlichen Ausgangs-Tows beliebiger Filamentgröße (Filamenttiter) ist es darüber hinaus möglich, ein Optimum an Flächenvolumen und Filtrationskapazität ent sprechend einzustellen. Diese Arbeitsweise ermöglicht auch, das Filter entsprechend seiner Filtronahärte zu optimieren. Ferner kann durch den vorhandenen Weichmacher, wie bei spielsweise Triacetin, eine positive Geschmacksbeeinflussung erfolgen, wobei gleichzeitg jedoch eine wesentlich geringere Menge an Weichmacher direkt in den Rauch übergeht. Demzufolge werden beim erfindungsgemäßen Hochleistungs-Zigarettenfilter signifikant niedrigere Kondensatwerte festgestellt. The advantages associated with the invention are therefore numerous. In particular, the easy disintegration of the filter according to the invention under environmental influences of large advantage. The filter according to the invention can in terms of biological and photo chemical degradability compared to a known spatial filter significantly improved who the. In addition, the high-performance cigarette filter of the invention has over Raumfil ters, for example made of cellulose acetate, increased retention with the same pull resistance stood, while at the same time the requirements placed on the filter, especially the Ziga rescue manufacturer and the end user, to a high degree. By Wed. creation of different starting tows of any filament size (filament titer) it is also possible to achieve an optimum of surface area and filtration capacity adjust speaking. This way of working also enables the filter to match its Optimize Filtrona hardness. Furthermore, due to the plasticizer present, as in for example triacetin, a positive taste influence, while simultaneous however, a much smaller amount of plasticizer goes directly into the smoke. As a result, become significant in the high-performance cigarette filter according to the invention lower condensate values determined.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Beispielen, welche die erfindungsgemäße Leh re nicht beschränken sollen, im einzelnen beschrieben. Dem Fachmann sind im Rahmen der erfindungsgemäßen Offenbarung weitere Ausführungsbeispiele offensichtlich.The invention is illustrated below using examples which illustrate the inventive teaching re not intended to limit, described in detail. Within the framework of the disclosure according to the invention further embodiments obvious.

Examples Comparative Example 1

Als Vergleichbeispiel 1, welches ein heute übliches Zigarettenfilter (Raumfilter) repräsen tiert, wurde ein Zigarettenfilter hergestellt aus einem Filter-Tow der Spezifikation 3,0 Y 35. Dieses Filter besteht aus Einzelfilamenten des Filamenttiters 3,33 dtex und einem Ge samttiter von 38.889 dtex, wobei Y den Querschnitt des Filaments beschreibt. Die Filter haben eine Länge von 21 mm bei einem Durchmesser von 7,80 mm. Der Triacetingehalt beträgt 7% ( = 8,5 mg). Der Zugwiderstand ist 60 daPA bei einem Acetateinsatzgewicht von 107 mg. Die Filter wurden umhüllt mit einem unporösen Filterumhüllungspapier der Fa. Glatz (D-67468 Neidenfels) mit der Bezeichnung F 796-28. Die Filtronahärte der Filter stäbe beträgt 92,2%. Das Filter hat demnach ein auf den Filamenttiter normiertes Ge wichts /Zugwiderstandsverhältnis von S = 0,54 (10 m/daPA). Diese Filter wurden nach der im Folgenden beschriebenen, von einer CORESTA Arbeitsgruppe erarbeiteten Testmethode (CBDTF-Test), bezüglich ihrer Desintegration untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefaßt.As a comparative example 1, which represent a cigarette filter (room filter) that is common today a cigarette filter was produced from a filter tow of the specification 3.0 Y 35. This filter consists of individual filaments with a filament titer of 3.33 dtex and a Ge total titre of 38,889 dtex, where Y describes the cross-section of the filament. The filters have a length of 21 mm and a diameter of 7.80 mm. The triacetine content is 7% (= 8.5 mg). The tensile resistance is 60 daPA with an acetate weight of 107 mg. The filters were wrapped with a non-porous filter wrapping paper Glatz (D-67468 Neidenfels) with the designation F 796-28. The filter hardness of the filter bars is 92.2%. The filter therefore has a Ge standardized to the filament titer weight / tension resistance ratio of S = 0.54 (10 m / daPA). These filters were after the Test method described below, developed by a CORESTA working group (CBDTF test), examined for their disintegration. The results are in Table 1 summarized.

Das Testmaterial (10 Filterstöpsel, vom Papier befreit) wird mit einem Xenonbrenner bei Wellenlängen größer 290 nm bestrahlt. Die Bestrahlungsintensität wird bei 340 nm be stimmt und zu 0,35 Wm^-2nm^-1 eingestellt. Die Temperatur, gemessen durch einen Weißstan dard, beträgt 55°C. Zweimal täglich erfolgt Bewässerung der Proben mit deionisiertem Wasser. Einmal täglich werden die Proben durch Rütteln mit vier Stahlkugeln (M = 16 g, D = 1,2 cm) in einem Stahlbecher mechanisch belastet. Wöchentlich erfolgt nach Konditionie rung der Proben die Bestimmung des Gewichts und wahlweise des Volumens. Zur Bestim mung der Kondensatretention der Filter wurden die 21 mm langen Filter an einen "Ameri can Blend" Tabakstrang gekoppelt und nach CORESTA recommended No. 22 und 23 abge raucht. Das Cambridgefilter und die vom Tabakstummel abgetrennten Filter werden in Methanol extrahiert und nach entsprechender Verdünnung UV-spektroskopisch die Extink tion der Lösungen bei einer Wellenlänge von 310 nm bestimmt. Die Retention errechnet sich dann nach folgender Gleichung:
The test material (10 filter plugs, freed from paper) is irradiated with a xenon burner at wavelengths greater than 290 nm. The radiation intensity is determined at 340 nm and set to 0.35 Wm ^-2 nm ^-1 . The temperature, measured by a standard of white, is 55 ° C. The samples are irrigated twice a day with deionized water. Once a day, the samples are mechanically loaded by shaking with four steel balls (M = 16 g, D = 1.2 cm) in a steel beaker. After conditioning the samples, the weight and, optionally, the volume are determined weekly. To determine the condensate retention of the filters, the 21 mm long filters were coupled to an "Ameri can blend" tobacco rod and according to CORESTA recommended No. 22 and 23 smoked. The Cambridge filter and the filter separated from the tobacco stub are extracted in methanol and, after appropriate dilution, the extinction of the solutions at a wavelength of 310 nm is determined by UV spectroscopy. The retention is then calculated using the following equation:

R_k = E_Filter/(E_Filter/E_{Cambridgefilter}).
R _k = E _filter / (E _filter / E _cambridge _filter ).

Beim Vergleichsbeispiel 1 wurde die Kondensatretention zu 37,5% bestimmt.In comparative example 1, the condensate retention was determined to be 37.5%.

Comparative Example 2

Ein Filter-Tow der Spezifikation 3.0 Y 55 (Filamenttiter: 3.33 dtex; Gesamttiter: 61.111 dtex) wurde auf einem üblichen zweistufigen Streckwerk KDF 2 der Firma Hauni, Ham burg, aufbereitet und mit 8% Triacetin besprüht. Nach Verlassen der Umlenkwalze wird die Filter Tow-Bahn mit einer Mindestbreite von 250 mm in ein Paar von beheizten Kalander walzen eingeführt und mit einem wirksamen Liniendruck von 40 kg/cm kalandriert. Die profilierten Kalanderwalzen haben einen Durchmesser von 230 mm und eine gerillte Breite von 350 mm und weisen 10 Profilrillen pro cm auf. Sie werden mit einem Silikonöl auf eine Temperatur von 205 ± 3°C beheizt. Das Rillenprofil ist trapezförmig mit einer oberen Breite von 0,4 mm und einer Tiefe von 0,45 mm und einem eingeschlossenen Winkel von 35°.A filter tow of specification 3.0 Y 55 (filament titer: 3.33 dtex; total titer: 61,111 dtex) was on a conventional two-stage drafting system KDF 2 from Hauni, Ham castle, processed and sprayed with 8% triacetin. After leaving the guide roller, the Filter tow web with a minimum width of 250 mm in a pair of heated calenders rollers introduced and calendered with an effective line pressure of 40 kg / cm. The profiled calender rolls have a diameter of 230 mm and a grooved width of 350 mm and have 10 profile grooves per cm. You are using a silicone oil on a Heated temperature of 205 ± 3 ° C. The groove profile is trapezoidal with an upper one Width of 0.4 mm and a depth of 0.45 mm and an included angle of 35 °.

Nach Verlassen der Kalanderwalze wird das so hergestellte Vlies durch Einführen in eine Einlaufdüse strangförmig gefaltet und in einer handelsüblichen KDF2, der Fa. Körber, Hamburg, bei einer Stranggeschwindigkeit von 70 m/min mit Papier umhüllt und auf eine Filterstablänge von 126 mm geschnitten. Der Durchmesser der Filterstäbe wurde auf 7,8 mm eingestellt. Die Filtronahärte der Filterstäbe beträgt 89,5%. Aus diesen Stäben werden dann Filterstöpsel mit einer Länge von 21 mm geschnitten, die dann, wie im Vergleichsbei spiel 1 dargestellt, bezüglich ihrer Desintegrierbarkeit untersucht werden (Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefaßt). Der Zugwiderstand dieser Filterstäbe beträgt 51 daPA bei einem Acetateinsatzgewicht von 141 mg. Damit beträgt das auf den Filamenttiter bezo gene Acetatgewicht/Zugwiderstandsverhältnis S = 0,83 [10 m/daPA]. Die Kondensatre tention, bestimmt wie im Vergleichsgleichsbeispiel 1 beschrieben, war 42,3%.After leaving the calender roll, the fleece produced in this way is introduced into a Inlet nozzle folded into a rope and in a commercially available KDF2, from the Körber company, Hamburg, wrapped in paper at a line speed of 70 m / min and onto a Cut filter rod length of 126 mm. The diameter of the filter rods was 7.8 mm set. The Filtrona hardness of the filter rods is 89.5%. These rods become then cut filter plugs with a length of 21 mm, which then, as in the comparison example game 1, are examined with regard to their disintegrability (The results are summarized in Table 1). The tensile resistance of these filter rods is 51 daPA with an acetate weight of 141 mg. This is the filament titre gene acetate weight / tensile resistance ratio S = 0.83 [10 m / daPA]. The condensate tention, determined as described in Comparative Comparative Example 1, was 42.3%.

Der Nachweis der nicht homogenen Verteilung des aufgesprühten Triacetins wird wie folgt geführt: Ein drei Monate vor dem Untersuchungsdatum produzierter Filterstöpsel der Länge 21 mm wird in ein V2A-Stahlrohr mit einem Innendurchmesser von 7,5 mm eingeführt. Der Innendurchmesser des Stahlrohrs wird beidseitig durch geeignete technische Mittel auf eine Durchmesser von 0,3 mm verjüngt. Eintrittsseitig wird Stickstoffgas mit einer Strömungs geschwindigkeit von 30 ml pro Minute eingeströmt und auf der Austrittsseite mit einem handelsüblichen Flammen-Ionisation-Detektor (FID) verbunden. Das Probenrohr wird in einem Heizofen mit einer Aufheizrate von 75°C/min bis zu einer Ofentemperatur von 150°C erhitzt. Das aufgezeichnete FID-Signal erreicht sein Intensitätsmaximum nach spätestens zwei Minuten und die Basislinie nach ca. 6 Minuten.The proof of the non-homogeneous distribution of the sprayed triacetin is as follows led: A filter plug of length produced three months before the examination date 21 mm is inserted into a V2A steel pipe with an inner diameter of 7.5 mm. The The inside diameter of the steel tube is determined on both sides by suitable technical means Tapered diameter of 0.3 mm. On the inlet side, nitrogen gas flows flowed in at a rate of 30 ml per minute and on the outlet side with a commercially available flame ionization detector (FID). The sample tube is in a heating oven with a heating rate of 75 ° C / min up to an oven temperature of 150 ° C heated. The recorded FID signal reaches its maximum intensity at the latest two minutes and the baseline after about 6 minutes.

example

In einem doppelwandigen Universalmischer mit dem Gesamtinhalt von 615 l Volumen und Kühl-Heizeinrichtung wurden 300 kg Celluloseacetat-Flakes eingefüllt. Das Mischwerkzeug 1 ist einteilig mit drei Flügeln in Bodennähe umlaufend und senkrecht auf die Antriebswelle aufgesteckt. Waagerecht zur Antriebswelle ist einteiliges, vierflügliges Zerhackerwerkzeug 2 angebracht, welches Agglomeratbildung während der Weichmacherzugabe und -diffusion verhindert und mit 21 m/sec (2890 Umin) Umfangsgeschwindigkeit betrieben wird.In a double-walled universal mixer with a total volume of 615 l and The cooling / heating device was filled with 300 kg of cellulose acetate flakes. The mixing tool 1 is in one piece with three blades all around the floor and perpendicular to the drive shaft attached. One piece, four-bladed chopper tool is horizontal to the drive shaft 2 attached, which agglomerate formation during the plasticizer addition and diffusion prevented and operated at 21 m / sec (2890 rpm) peripheral speed.

Mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 6,5 m/sec wurde der Mischer 1 in Betrieb gesetzt. Während 10 min wurden 65 kg Triacetin gleichmäßig zugegeben. Zu diesem Zeitpunkt wird das Zerhackerwerkzeug 2 zugeschaltet. Es wurde weiterhin zur innigen Vermischung 12 min intensiv gemischt. In den nächsten 20 min wurde bis zu einer Materialtemperatur von 76°C aufgeheizt. Diese Temperatur wurde 5 min beibehalten. Anschließend wurde 30 min kontinuierlich auf 20°C abgekühlt. Die Gesamteinwirkdauer des Triacetin auf die Flakes betrug 67 min. Anschließend wurde der Mischer innerhalb drei Minuten schnellentleert. Dieses nach dieser Verfahrensweise erhaltene Produkt ist sehr gut riesel- und lagerfähig. Mixer 1 was started up at a peripheral speed of 6.5 m / sec. 65 kg of triacetin were added uniformly over 10 minutes. At this time the chopper tool 2 switched on. It continued to be intimately mixed 12 min mixed intensively. Over the next 20 min up to a material temperature of Heated to 76 ° C. This temperature was maintained for 5 minutes. Then 30 min continuously cooled to 20 ° C. The total duration of action of the triacetin on the flakes was 67 min. The mixer was then quickly drained within three minutes. This product obtained by this procedure is very easy to pour and store.

Das thermoplastifizierte Celluloseacetatgranulat wird mittels des üblichen Trockenspinnver fahrens zu einem Filter-Tow der Spezifikation 3,0 Y 55 [Filamenttiter 3,33 dtex; Gesamtti ter 61.111 dtex] verarbeitet.The thermoplasticized cellulose acetate granulate is by means of the usual dry spinning drive to a filter tow of the specification 3.0 Y 55 [filament titer 3.33 dtex; Total ti ter 61.111 dtex] processed.

Dieses Filter-Tow wurde auf einem üblichen zweistufigen Streckwerk KDF2 der Firma Hauni, Hamburg, aufbereitet. Im Unterschied zum Vergleichsbeispiel 2 wird nach der Ver streckung kein zusätzlicher Weichmacher aufgebracht. Nach Verlassen der Umlenkwalze wird die Filter Tow-Bahn mit einer Mindestbreite von 250 mm in ein Paar von beheizten Kalanderwalzen eingeführt und kalandriert. Die profilierten Kalanderwalzen haben einen Durchmesser von 150 mm und eine Breite von 550 mm und weisen 10 Profilrillen pro cm auf. Sie werden mit einem Silikonöl auf eine Temperatur von 180 ± 3°C beheizt. Das Ril lenprofil ist trapezförmig mit einer oberen Breite von 0,4 mm und einer Tiefe von 0,45 mm und einem eingeschlossenen Winkel von 35°. Nach Verlassen der Kalanderwalze wird das so hergestellte Vlies durch Einführen in eine Einlaufdüse strangförmig gefaltet, und in einer handelsüblichen KDF2, der Fa. Körber, Hamburg bei einer Stranggeschwindigkeit von 120 m/min mit Papier umhüllt und auf eine Filterstablänge von 126 mm geschnitten. Der Durchmesser der Filterstäbe wurde auf 7,8 mm eingestellt. Die Filtronahärte der Filterstäbe beträgt 91,4%.This filter tow was on a standard two-stage drafting system KDF2 from the company Hauni, Hamburg, processed. In contrast to Comparative Example 2, Ver no additional plasticizer applied. After leaving the deflection roller the filter tow web with a minimum width of 250 mm is heated in a pair Calender rolls introduced and calendered. The profiled calender rolls have one Diameter of 150 mm and a width of 550 mm and have 10 profile grooves per cm on. They are heated to a temperature of 180 ± 3 ° C with a silicone oil. The Ril lenprofil is trapezoidal with an upper width of 0.4 mm and a depth of 0.45 mm and an included angle of 35 °. After leaving the calender roll it will fleece thus produced folded into a strand by insertion into an inlet nozzle, and in a commercially available KDF2, from the Körber company, Hamburg at a line speed of 120 m / min covered with paper and cut to a filter rod length of 126 mm. The The diameter of the filter rods was set to 7.8 mm. The Filtrona hardness of the filter rods is 91.4%.

Aus diesen Stäben werden dann Filterstöpsel mit einer Länge von 21 mm geschnitten, die dann, wie im Vergleichsbeispiel 1 dargestellt, bezüglich ihrer Desintegrierbarkeit untersucht werden (Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefaßt). Der Zugwiderstand dieser Fil terstäbe beträgt 51 daPA bei einem Acetateinsatzgewicht von 156 mg. Damit beträgt das auf den Filamenttiter bezogene Acetatgewicht/Zugwiderstandsverhältnis S = 0,92 [10 m/daPA]. Die Kondensatretention, bestimmt wie im Vergleichsgleichsbeispiel 1 beschrie ben, war 44,1%.Filter plugs with a length of 21 mm are then cut from these rods then, as shown in Comparative Example 1, examined for their disintegrability (The results are summarized in Table 1). The tensile resistance of this fil The rod is 51 daPA with an acetate weight of 156 mg. So that amounts to the filament titer related acetate weight / tensile strength ratio S = 0.92 [10 m / daPA]. The condensate retention, determined as described in Comparative Comparative Example 1 ben was 44.1%.

Der Nachweis der homogenen Verteilung des aufgesprühten Triacetins wird wie folgt ge führt: Ein drei Monate vor dem Untersuchungsdatum produziertes Filterstöpsel der Länge 21 mm wird in ein V2A-Stahlrohr mit einem Innendurchmesser von 7,5 mm eingeführt. Der Innendurchmesser des Stahlrohrs wird beidseitig durch geeignete technische Mittel auf eine Durchmesser von 0,3 mm verjüngt. Eintrittsseitig wird Stickstoffgas mit einer Strömungs geschwindigkeit von 30 ml pro Minute eingeströmt und auf der Austrittsseite mit einem handelsüblichen Flammen-Ionisations-Detektor (FID) verbunden. Das Probemohr wird in einem Heizofen mit einer Aufheizrate von 75°C/min bis zu einer Ofentemperatur von 150°C erhitzt. Das aufgezeichnete FID-Signal erreicht sein Intensitätsmaximum frühestens nach vier Minuten und die Basislinie nach ca. 10 Minuten.The proof of the homogeneous distribution of the sprayed triacetin is as follows leads: A filter plug of length produced three months before the examination date 21 mm is inserted into a V2A steel pipe with an inner diameter of 7.5 mm. The The inside diameter of the steel tube is determined on both sides by suitable technical means Tapered diameter of 0.3 mm. On the inlet side, nitrogen gas flows flowed in at a rate of 30 ml per minute and on the outlet side with a commercially available flame ionization detector (FID) connected. The trial ear is in a heating oven with a heating rate of 75 ° C / min up to an oven temperature of 150 ° C heated. The recorded FID signal reaches its intensity maximum at the earliest after four minutes and the baseline after about 10 minutes.

In der Tabelle 1 sind die Ergebnisse der Versuche zur Desintegration der Vergleichsbei spiele 1, 2 und des erfindungsgemäßen Beispiels dargestellt.Table 1 shows the results of the attempts to disintegrate the comparative examples games 1, 2 and the example of the invention shown.

Tabelle 1 Table 1

Es ist aus den obigen Tabellenwerten ersichtlich, daß die Desintegration eines erfindungs gemäß hergestellten Erzeugnisses mit fortschreitender Versuchsdauer den Werten der Ver gleichsbeispiele überraschend deutlich überlegen ist.It can be seen from the table values above that the disintegration of an invention according to the manufactured product with progress of the test the values of Ver similar examples is surprisingly clearly superior.

In Tabelle 2 sind alle gemessenen Daten zusammengefasst. All measured data are summarized in Table 2.

Tabelle 2 Table 2

Claims

1. High-performance cigarette filter with mechanical disintegration on the basis of endless cellulose ester fibers, characterized in that

a) the acetate weight / tensile resistance ratio S, based on the filament titer, is greater than about 0.7, the S value according to the formula:
S = (m _A / ΔP _7.8 ) / dpf [10 m / daPA]
is calculated in which m _{A is} the acetate weight [g], ΔP is the tensile resistance [daPA] and dpf is the filament titer [dtex] and for the tensile resistance the value converted to a diameter of 7.8 mm is used,
b) the residual ripple of the filter material does not exceed 1.45.
c) the acetate weight is a maximum of 10 mg / mm filter length,
d) the hardness of the cigarette filter exceeds about 90% of Filtrona hardness and
e) according to the CBDTF test, the cigarette filter exhibits at least about 40% weight loss after a test period of 10 weeks.

2. High-performance cigarette filter according to claim 1, characterized in that the Cellulose ester material is thermoplastic and the fibers, provided a plasticizer is included will contain this evenly distributed.

3. High-performance cigarette filter according to claim 1 or 2, characterized in that there is a water-soluble adhesive on the surface of the fibers.

4. High-performance cigarette filter according to at least one of the preceding claims, characterized in that the residual crimp is between about 1.05 and 1.4, in particular is between about 1.1 and 1.3.

5. High-performance cigarette filter according to at least one of the preceding claims, characterized in that the cigarette filter consists of a multi-wide fiber strip has been manufactured.

6. High-performance cigarette filter according to at least one of the preceding claims, characterized in that the cigarette filter has been made from a fiber strip that was previously divided into several strips.

7. High-performance cigarette filter according to at least one of the preceding claims, characterized in that the endless thermoplastic fibers cellulose acetate, esp special cellulose-2,5-acetate, cellulose butyrate, cellulose acetobutyrate, cellulose acetopro contain pionate and / or cellulose propionate.

8. High-performance cigarette filter according to at least one of the preceding claims, characterized in that if a plasticizer is used, the plasticizer content is between about 1 and 40%.

9. High-performance cigarette filter according to at least one of the preceding claims, characterized in that if a plasticizer is used, this triacetin, Triethylene glycol diacetate and / or citric acid diethyl ester.

10. High-performance cigarette filter according to at least one of the preceding claims, characterized in that the endless thermoplastic fibers have a cellulose acetate Have degree of substitution of about 1.5 to 3.0, in particular about 2.2 to 2.6.

11. High-performance cigarette filter according to at least one of the preceding claims, characterized in that the water-soluble adhesive in the form of poly ethylene glycols, water-soluble esters or ethers, starch and / or starch derivatives, p-polyvinyl alcohols, p-polyvinyl acetates are present.

12. High-performance cigarette filter according to claim 1, characterized in that on the acetate weight / tensile strength ratio S related to the filament titer, at most about 2 is, in particular in the range of about 0.8 to 1.3.

13. High-performance cigarette filter according to at least one of the preceding claims, characterized in that the acetate weight at least about 4 mg / mm filter length, ins is about 5 to 8 mg / mm filter length in particular.

14. High-performance cigarette filter according to at least one of the preceding claims, characterized in that the Filtrona hardness of the cigarette filter about 90 to 95%, esp is in particular about 91 to 93%.

15. High-performance cigarette filter according to at least one of the preceding claims, characterized in that the cigarette filter has a weight according to the CBDTF test loss of preferably at least 50 percent by weight.

16. High-performance cigarette filter according to at least one of the preceding claims, characterized in that the cellulose ester fibers are additives in the form of photo-reactive Additives that promote biodegradability, additives with selective Contains retention effect and / or colored pigments.

17. High-performance cigarette filter according to claim 16, characterized in that as photo-reactive additive a finely dispersed titanium dioxide of the anatase type with a medium Particle size of less than 2 microns is used.

18. High-performance cigarette filter according to claim 16, characterized in that as Additive organic acids or acidic carboxylic acid esters, polyphenols and / or porphyrin derivatives are used.